摘要：2019年5月7日，麻省諸塞大學醫學院翁志萍教授與Phillip D. Zamore教授合作在Molecular Cell上發表文章The RNA-BindingATPase, Armitage, Couples piRNA Amplification in Nuage to Phased piRNAProduction on Mitochondria，發現一種名爲Armitage(Armi) 的RNA解旋酶同時存在於生殖質和線粒體中，它能根據兩條通路的狀態動態地調整其分佈。另外，通過對高通量轉錄表達數據的分析及蛋白質組學研究，研究者還發現Armi能夠與piRNA中間體，及大多數位於生殖質和線粒體中的已知的piRNA功能蛋白相結合。

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轉座子被認爲是我們細胞中的可移動基因，它們往往會嘗試插入基因組而進行擴增，這種擴增方式可能會破壞其他基因結構。爲了防止這種情況發生，生殖細胞（即精子或卵子）使用piRNA（即與Piwi蛋白相互作用的RNA）的防禦系統沉默轉座子【1】。

以往的遺傳學研究及序列分析發現，piRNA的產生通過兩條耦聯的分子通路：首先乒乓循環通路（ping-pong cycle）把piRNA前體（precursor）處理成piRNA中間體【2】，然後由另一條名爲相級piRNA通路（phased piRNA pathway）的分子途徑把piRNA中間體處理成成熟的piRNA【3】。然而，這兩條前後相連的通路卻是空間分離的：乒乓循環發生於細胞核周圍的生殖質（nuage）中，而相級通路則發生在線粒體表面。那麼，是什麼機制幫助 piRNA中間體從生殖質移動到線粒體呢？

一般來說，RNA的定向移動需要通過與蛋白質相結合；在細胞中隨機擴散的RNA猶如在茫茫大海中尋找島嶼的船，其發現目的地的概率微乎其微。2019年5月7日，麻省諸塞大學醫學院翁志萍教授與Phillip D. Zamore教授合作在Molecular Cell上發表文章The RNA-BindingATPase, Armitage, Couples piRNA Amplification in Nuage to Phased piRNAProduction on Mitochondria，發現一種名爲Armitage(Armi) 的RNA解旋酶同時存在於生殖質和線粒體中，它能根據兩條通路的狀態動態地調整其分佈。同時，Armi也是一種ATP激酶，它不僅可以結合RNA，還可以通過消耗儲存在ATP中的能量來選擇性結合特定類型的RNA分子。

另外，通過對高通量轉錄表達數據的分析及蛋白質組學研究，研究者還發現Armi能夠與piRNA中間體，及大多數位於生殖質和線粒體中的已知的piRNA功能蛋白相結合。更重要的是，Armi可以通過消耗ATP來避免與細胞中大量存在但不參與piRNA生成的信使RNA相結合。因此，Armi不僅能能連接兩條piRNA生成通路將piRNA中間體從生殖質遞送到線粒體表面，並且還參與了可進入piRNA次級生成通路的正確RNA分子的選擇。

通過對piRNA生產過程中關鍵蛋白因子的定位、相互作用及功能研究，研究者建立了piRNA產生機制的空間框架，填補了我們對其生化途徑組織結構的知識空白。這項工作對生物醫學研究，例如RNA代謝、線粒體功能和動物生育能力等的研究具有普遍意義。

有趣的是，Armitage是以英國探險家羅伯特·斯科特(Robert Falcon Scott)失敗的“發現號”南極遠征隊伍中的一位航海家命名的。2004年，科學家發現這個基因具有幫助多種極質成分定位到果蠅卵母細胞的後極【3】的功能，但當時人們還不知道piRNA的存在。現在研究者發現Armitage也能夠幫助piRNA中間體穿過胞質而定位到線粒體，再次印證了這個名字背後的意義。

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2019.04.006

製版人：小嫺子

參考文獻

1. Huang, X., Fejes To′ th, K., and Aravin, A.A.(2017). piRNA Biogenesis in Drosophila melanogaster. Trends Genet. 33, 882–894.

2. Brennecke, J., Aravin, A.A., Stark, A., Dus, M.,Kellis, M., Sachidanandam, R., and Hannon, G.J. (2007). Discrete smallRNA-generating loci as master regulators of transposon activity in Drosophila.Cell 128, 1089–1103.

3. Cook, H.A., Koppetsch, B.S., Wu, J., and Theurkauf,W.E. (2004). The Drosophila SDE3 homolog armitage is required for oskar mRNAsilencing and embryonic axis specification.Cell 116, 817–829.

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